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富含小水电的百色地方电网电压治理研究

摘要：针对丰水期小水电上网造成百色地方电网电压偏高问题，首先建立小水电并网等值模型，理论分析小水电上网造成线路末端过电压原因，并提出优化输电线路、提高发电机功率因数及投入电抗器等调压策略，最后以百色地方电网为实际算例进行验证，结果显示所提策略有效改善丰水期该地区电压质量。

关键词：小水电；电压质量；电压调节；无功优化

ResearchonVoltageControlofLocalPowerGridRichinSmallHydropowerinBaiseCity

Abstract:AimingattheproblemofhighvoltageoflocalpowergridinBaiseCitycausedbysmallhydropowergridconnectioninfloodseason,thisthesisestablishestheequivalentmodelofsmallhydropowergridconnectionfirstly,andtheoreticallyanalyzesthecauseoflineterminalovervoltagecausedbysmallhydropowergridconnection.Next,itproposesvoltageregulationstrategies,suchasoptimizingtransmissionlines,improvingpowerfactorofgenerators,andputtingreactorsintooperation.Lastbutnotleast,thelocalpowergridinBaiseCityistakenasanexampletoverifythattheproposedstrategycaneffectivelyimprovethevoltagequalityintheregionduringthefloodseason.

KeyWords:SmallHydropower;VoltageQuality;VoltageRegulation;ReactivePowerOptimization

0引言

百色市西部县份小水电资源丰富，目前得到有效开发，但这些小水电所处县份位于偏远地区，经济落后，用电量少，使得该地区电网在夏季丰水期时需要远距离外送大量富余电量。该地区电网网架薄弱，输电线路电压等级较低且线径小，在外送电量过程中电网电压异常升高，危害用户侧设备安全，同时大量潮流涌入110kV及以上高压网络，威胁主电网安全运行[1,2]。

为有效治理百色地方电网夏季丰水期电压超标问题，本文首先建立发电机经长线路输送功率模型，从理论上分析线路阻抗、输送功率、发电机功率因数等因素对线路末端电压的影响机理[3,4]，以此为基础提出优化输电线路、提高发电机功率因数及投入电抗器等调压策略，并以富含小水电的百色西部地方电网实际运行数据对所提出的治理措施进行验证。

1理论分析

含众多小水电的输电系统的电压调节尤其困难，系统接线方式、输电线路长短、线径大小、水力发电机功率因数等因素都能恶化系统电压。在枯水期，电能由变电站10kV或35kV侧向含小水电的配电网输送电能，以变电站为始端，沿线电压不断下降，电压处于可控范围。在丰水期则不然，小水电通过输电线路向变电站10kV或35kV侧输送潮流，如图1所示，此时变电站10kV或35kV侧变成受电端，由变电站10kV或35kV侧向线路末端电压不断升高，即使在变电站采取措施使10kV或35kV侧电压合格也难以保证线路各个站点电压合格。

图1小水电功率倒送示意

如图1所示，以小水电并网点为线路末端，丰水期潮流由小水电送至变电站10kV或35kV侧，此时线路末端的与首段的电压偏差ΔV由式（1）求得：

(1)

其中R和X分别表示输电线路的电阻和电抗。对于线径较小的配电网输电线路，电阻较大，接近等于线路电抗，当线路传输较大有功功率时P和R的乘积PR同样和QX一样成为影响ΔV的主要因素。综合以上分析，在丰水期，小水电并网导致电压偏高的治理有以下措施：（1）在合适的站点投入电抗器吸收无功功率，减小QX达到降低电压的目的；（2）提高发电机功率因数，少发无功功率，从而减小QX以达到降低线路末端电压的目的；（3）